基于ｈｏｌｏｎ的應急物流系統控制模型

黃運夏　吳廣謀　李　驥

摘要：文章在介紹holon的基本特征、holonic系統結構特征以及應急物流基本概念的基礎上，根據應急物流系統的特點和功能要求，對應急物流系統的基本框架進行分析，采用holon結構，建立基于holon的應急物流系統控制模型。

關鍵詞：應急物流；系統；holon

中圖分類號: F252文獻標識碼: A

Abstract：This paper introduces the attributes and architecture of holon system, the concepts of emergency logistics, according to characteristics of emergency logistics systems, analyzes the architecture of emergency logistics, adopted holarchy and founded the emergency logistics system based on holon.

Key words：emergency logistics; system; holon

0引言

突發性公共事件對人類的生存與發展提出了嚴峻挑戰。應急物資需求的巨大波動，交通設施的延遲使用或不可用，以及信息通道的不暢通或中斷等，可能導致應急物流系統的效率低下或完全失效。因此，在應急物流系統的設計中，根據突發事件的地點、性質、規模，實現應急物流系統的快速反應機制，對應急物流提高應對突發事件的保障能力，有著重大意義。

應急物流系統的復雜性源于其構成的要素多且具有各不相同的獨特能力，并且這些要素間表現出非線性的、動態而密切的聯系[1]。基于holon的應急物流系統設計是從系統的全局著眼，根據整體與部分以及部分與部分之間的關系，將復雜系統設計成由若干復雜程度相對較低的、自主運作但具有“自相似”性的低層級系統構成的協作系統，由此促使部分與系統之間以及部分與部分之間的關系得到快速的重構。

1 holon系統簡介

Koestler(1967年)在他的題為《機器里的靈魂》一書中首次提出了新詞“holon”。holon是由希臘文holos(whole)加后綴-on組合而成， 可以解釋為“同時為一整體且為一整體的一部分”。holon的概念是用來描繪現實生活系統中的子-整體(sub-whole)這一混合性質，指出了整體和部分在絕對意義下是不存在的。

Koestler提出的holon概念具有兩個基本特征。一是holon是自治的整體，能夠不經上級授權與指導，自主響應和應對干擾，具有較強的穩定性和適應性。二是holon是整體的有機組成部分，受一個或多個上層holon的控制，holon之間具有合作性，在上層holon的控制下，保證全局的最優性。holon通過它們的功能或任務而定義其組織結構，即holonic系統，見圖1。holon內所屬組成部分(sub whole-parts)之間的結合與相互作用比與其它holon之間的結合相互作用更緊密。

holon理論最初應用于社會、生物系統的有關研究領域。目前，holonic控制機制已經廣泛應用于IMS（智能制造系統）系統設計，并開始應用于物流系統設計中。

2應急物流與應急物流系統

2.1應急物流

應急物流是指危機發生時對物資、人員、資金等需求進行緊急保障的一種特殊物流活動[2]，其運作流程如圖2所示。應急物流是一般物流的一個特例，它具有突發性、不確定性、需求的緊迫性、多主體參與性、弱經濟性、非常規性、社會公益性等特點[3-4]。

2.2應急物流系統

物流系統是指在一定的時間和空間里，由所需位移的物資、包裝設備、裝卸搬運機械、運輸工具、倉儲設備、人員和通信聯系等若干相互制約的動態要素所構成的具有特定功能的有機整體。應急物流系統是指為了完成突發性的物流需求，由各個物流元素、物流環節和物流實體組成的相互聯系、相互協調、相互作用的有機整體。應急物流系統應具有“時間”要素特點，快速反應能力，開放性和可擴展性。應急物流系統的構建過程如圖3所示。

3 基于holon的應急物流系統基本模型[5-7]

應急物流是用于應對突發事件的物流活動，“急”是其最大特點，因此應急物流系統設計首先要考慮時間要素，要求應急物流系統應具有快速反應能力和臨時性的特點。在holonic系統中，holon的相對自治和系統的協調機制保證了系統具有敏捷性和可重構性，如圖4所示。

根據應急物流系統設計的要求，可認為應急物流系統由三個基本holon組成：應急物流組織holon，應急物流資源holon，應急物流任務holon。另外還可以引入應急物流決策輔助holon以協助和指導基本holon的運作。

3.1應急物流組織holon

應急物流組織holon的主要功能是決定應急物流組織體系的構成，完成組織成員的評價與選擇決策，實現應急物流系統實體要素與功能要素的調整。應急物流活動涉及各級政府、民政部門、衛生部門、公安（消防）、交通部門甚至軍事單位等眾多部門，因而建立有效的協調機制是保障救災工作高效進行的必要條件。應急物流組織holon實際對應于應急物流指揮中心，軍隊、警察和武警等專業救援隊伍，加盟物流中心等。

3.2應急物流資源holon

應急物流資源holon的主要功能是根據應急物流的需求(預測)計劃，實現應急資源的優化整合。應急物流資源holon包括為完成應急物流任務而使用的設備、設施以及職能機構，如圖5所示。應急物流資源holon有以下幾類：

(1)倉儲類應急物流資源holon：指用于應急物流業務中必要的存儲、包裝、物料信息處理以及管理工作。這類holon對應于實際應急物流物資的庫存管理部門，可以被實例化為民政部救災物資儲備庫、區域物資倉儲中心、企業庫存部門。

(2)基礎設施類應急物流資源holon：指用于應急活動中的運輸設施。可以被實例化為鐵路、公路、機場以及管道運輸等基礎設施。

(3)設備類應急物流資源holon 用于應急物流活動中物料的移動及其相關控制。這類holon 對應于實際應急物流活動中的運輸職能部門，可以被實例化為運輸中心、車隊或者獨立的水運、航空、陸地運輸工具，自動化裝卸等設備。

3.3應急物流任務holon

應急物流任務holon的主要功能是收集應急物流系統的物流任務，確定任務的屬性(數量、質量要求等)；定義任務的服務等級；結合應急物流系統和應急物流資源制定資源調度規劃，并負責監控整個物流服務的執行過程，是短期物流執行調度器。通常的應急物流任務是指將特定的應急救援物品快速保質地移送到特定的地點，如圖6所示。

3.4應急物流決策輔助holon

應急物流決策輔助holon的功能是提供外部專家知識，為整個應急物流系統提供方法支持和決策建議，協助物流任務高效調度物流資源，保證高質量低成本地完成物流任務。應急物流決策輔助holon的建設主要靠一些軟科學方法，一般需要豐富的研究成果作為基礎。物流決策輔助holon提供的外部專家知識只是對基本holon 的建議，最終的決策依然取決于基本holon。

3.5應急物流系統中holon的基本操作

基于holon的應急物流系統的最大特點是其快速重構性，在各層次的holon中進行操作，可以有效應對環境變化和系統異常情況，實現系統的快速動態重組。holon的基本操作有以下5種：

增加augment：增加原先沒有的holon，擴大系統。隨著突發事件的進展，增加應急物流任務，相應增加更多的單位及資源加入。

刪除exclude：去除某個holon。當突發事件事態得到控制，應急物流系統也逐漸由戰時狀態轉為平時狀態，這時物流任務減少，臨時構建的一些組織也被解散，恢復日常運作。

歸納inversion：從多個holon中歸納出共同的要素，然后將它們組織起來，形成一個新的holon。

分離split：把一個holon分解成兩個或多個。

替代substitute：用更新的 holon替代舊的holon。

對不同的子holon分別進行5種操作，如圖7所示。可以看出，初始holon由H1、H2、H3、H4、H5等5個子holon組成，經過5個基本操作后，被H1、H2、H5、H6、H7、H8、H9等7個子holon代替，其中H1、H2、H5內部結構發生了變化：H6是新增加到系統中去的holon；H3被去除；在某種設計規則下歸納出的共同因素H11和H21被組織起來，成為H7；H4被分離為H8和H9；H5被更新。當然，這5種操作并非操作的全部，只是有效分類的第一步。

4結論

在holonic應急物流系統的構建中，要求各基本holon及其子holon具備三類管理機能：第一類是對holon內部的管理，第二類是跨holon間的通信協調，第三類是holon對整個系統的管理。一般的子系統只具有第一類管理機制，而在具有第一類管理機能的同時還具有第二、第三類管理機能的holon，使得holonic應急物流系統的管理不是由某種中央集權結構負責，而是把管理任務釋放于各holon，實現系統在遞階控制與分形控制之間的轉換。

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